硅烯及其納米帶光電特性的磁電調控研究.pdf

1、硅烯是單層硅原子薄膜，具有與石墨烯類似的蜂窩狀晶體結構，因其特殊的結構和性能，近年來成為凝聚態(tài)物理、材料、化學和信息技術等學科領域備受關注的交叉研究熱點之一。較強的自旋軌道相互作用使硅烯比石墨烯具有更為優(yōu)異和獨特的物理、化學特性，其在微納光（自旋）電子器件等方面有著重要的潛在應用前景。此外，準一維的眭烯納米帶既能展現量子受限體系的特性，又是基于硅烯納米器件的基本單元，其物理性質越來越受到人們的關注。本論文采用緊束縛近似下的低能有效哈密頓

2、模型和半導體帶間躍遷理論等方法，圍繞硅烯及其納米帶的電子輸運性質和光學性質及其外部電磁調控展開研究。
　　全文共分為五章。第一章為緒論部分，簡要介紹硅烯的發(fā)現及其實驗制備，硅烯的電子結構和半導體帶間躍遷理論。
　　第二章利用低能有效哈密頓模型和半導體帶間躍遷理論，研究硅烯的電子結構、光學性質及其外部電磁調控。從硅烯緊束縛近似下的低能有效哈密頓量出發(fā)，通過求解本征方程獲得電子能帶結構和體系波函數。然后在半導體帶間躍遷理論框架下

3、求得系統(tǒng)光學躍遷矩陣元和介電函數、折射率、消光系數、吸收系數、電子能量耗散譜及光電導等光學性質。研究結果表明，體系電子結構在電磁場作用下可以被調制為自旋簡并態(tài)、拓撲絕緣態(tài)到帶絕緣態(tài)的量子相變。在電磁場輻照下，系統(tǒng)的光學常數隨著電磁場輻照頻率的增強而下降。此外，系統(tǒng)拓撲絕緣態(tài)自旋向上和向下價帶到導帶間的光學躍遷隨著子晶格錯位勢的增加分別紅移和藍移，而帶絕緣態(tài)自旋向上和向下價帶到導帶間的光學躍遷隨著子晶格錯位勢的增加藍移。
　　第三章

4、在緊束縛近似和偶極近似基礎上，利用線性響應理論，研究了外加電磁場輻照下理想半導體性9-/10-和金屬性11-扶手椅型硅烯納米帶的電子結構、偶極躍遷和光學性質。研究發(fā)現，扶手椅型硅烯納米帶中較小旁帶子標價帶與導帶間的偶極躍遷一直增大，而較大旁帶子標價帶與導帶間的量子躍遷先增大后減小。此外，9-,10-和11-扶手椅型硅烯納米帶的電導率、介電函數等光學常數在紅外到紫外的寬域能量范圍，并強烈依賴于條帶寬度和外加電磁場輻照頻率。半導體性9-/1

5、0-扶手椅型硅烯納米帶的光學響應主要來自相同或不同子標價帶與導帶間的量子躍遷，而金屬性11-扶手椅型硅烯納米帶的光學共振主要來自不同子標價帶與導帶間的量子躍遷。
　　第四章研究了外加電磁場輻照下理想8-和16-鋸齒型硅烯納米帶的電子能帶結構、偶極躍遷和光學性質。研究表明，8-和16-鋸齒型硅烯納米帶的電導率、介電函數和電子能量耗散譜在紅外到紫外寬頻的能量范圍，并敏感依賴于條帶寬度和外加電磁場輻照頻率。此外，8-和16-鋸齒型硅烯納